Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu IPA projekt GeothermalMapping: PRVA RADIONICA ISTRAŢIVANJE I PROMOCIJA KORIŠTENJA PLITKIH GEOTERMALNIH POTENCIJALA U RH Research and the promotion of use of shallow geothermal potential in Croatia Strojarska tehnička škola Osijek, 12.06.2014. Prezentacija: Razvoj i primjena dizalica topline Doc.dr.sc. Marino Grozdek, dipl.ing.stroj. Prof.dr.sc. Tonko Ćurko
24
Embed
ISTRAŢIVANJE I PROMOCIJA KORIŠTENJA PLITKIH …geothermalmapping.fsb.hr/.../2014/06/...dizalica-topline-_M.-Grozdek.pdf · OPĆENITO O DIZALICAMA TOPLINE -Princip rada kompresijske
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu
IPA projekt GeothermalMapping: PRVA RADIONICA
ISTRAŢIVANJE I PROMOCIJA KORIŠTENJA PLITKIH GEOTERMALNIH POTENCIJALA U RH
Research and the promotion of use of shallow geothermal potential in Croatia
Strojarska tehnička škola Osijek, 12.06.2014.
Prezentacija: Razvoj i primjena dizalica topline
Doc.dr.sc. Marino Grozdek, dipl.ing.stroj.
Prof.dr.sc. Tonko Ćurko
Predstavljeni rezultati istraživanja dobiveni su u sklopu projekta
Istraživanje i promocija plitkih geotermalnih potencijala u RH
Ovaj projekt financiran je od strane Europske unije pod brojem ugovora
IPA2007/HR/16IPO/001-040506, u iznosu od maksimalno 509.695,36 EUR
Ova publikacija izrađena je uz pomoć Europske unije. Sadržaj ove publikacije
isključiva je odgovornost autora i ne odražava nužno gledišta Europske unije.
SADRŢAJ
1. UVOD
2. OPĆENITO O DIZALICAMA TOPLINE
Procesi s dizalicom topline
Učinak dizalice topline
3. IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE
4. DIZALICE TOPLINE POVEZANE S TLOM - GEOTERMALNE DIZALICE TOPLINE
5. EKONOMSKI POKAZATELJI PRIMJENE DIZALICE TOPLINE
1. UVOD
Dizalice topline primjenjuju se u svim veličinama, od onih najmanjih za
grijanje stanova, pa sve do sustava koji služe za grijanje čitavih naselja.
Većinom se koriste za niskotemperaturne sustave grijanja, s
temperaturom polaznog voda već od 35 °C u slučaju površinskog grijanja,
te s temperaturom polaznog voda do 55 °C kod zagrijavanja PTV-a.
Izvedbe su moguće u otvorenoj i zatvorenoj izvedbi. Otvorene izvedbe koriste
podzemne ili površinske vode kao izvor/ponor topline na dizalici topline.
Zatvorene izvedbe koriste tlo kao izvor/ponor topline.
Primjena: stambeni i nestambeni sektor, industrija, specifične namjene
Europska direktiva naziva Directive 2009/28/EC of the European Parliament and
of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources
svrstava dizalice topline u obnovljive izvore energije u ovisnosti o minimalnoj
vrijednosti sezonskog toplinskog množitelja (SPF):
OPĆENITO O DIZALICAMA TOPLINE - Princip rada kompresijske dizalice topline
Dizalica topline posreduje u
prijenosu topline između dva
toplinska spremnika:
niskotemperaturnog, kojem se
toplina odvodi, te
visokotemperaturnog, kojem se
ta toplina dovodi, uvećana za
energiju kompresije.
Sustav dizalice topline sastoji se
od tri kruga:
- kruga izvora topline,
- kruga radne tvari i
- kruga ponora topline.
Shematski prikaz dizalice topline u režimu grijanja
Pkomp
kondisp
kond = isp + Pkomp
Učinkovitost dizalice topline: COP i SPF dizlice topline
Toplinski množitelj (COP) ili faktor grijanja dizalice topline definiran je izrazom:
komp
kondgr )(
PCOP
Godišnji toplinski množitelj gr,G (Sesonal performance factor - SPF) dizalice topline koristi se za
proračun i dimenzioniranje sustava grijanja. Računa se preko sljedećeg izraza:
QGR – godišnja potrebna toplinska energija za grijanje prostora, kWh
QPTV – godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje PTV-a, kWh
Esust - ukupna godišnja el. energija utrošena na pogon kompresora, pumpi, ventilatora, pomoćnog grijača,
te sustava odleđivanja isparivača, kWh
godsust
godPTVGR
E
QQ
SPF
Za postrojenje dizalice topline od najvećeg su značaja svojstva toplinskog izvora. Može se reći da je
postrojenje za grijanje dizalicom topline onoliko dobro, koliko je dobar njegov toplinski izvor.
Kao niskotemperaturni toplinski spremnici koriste se voda (riječna, jezerska, morska i podzemna), zrak,
otpadna toplina ili se isparivač zakopava u zemlju, pri čemu tlo predstavlja toplinski spremnik.
Na izvor topline se postavlja niz zahtjeva među kojima su najvažniji sljedeći:
- toplinski izvor treba osigurati potrebnu količinu topline u svako doba i na što višoj temp.
- troškovi za priključenje toplinskog izvora na dizalicu topline trebaju biti što manji,
- energija za transport topline od izvora do isparivača dizalice topline treba biti što manja.
IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE
Okolišnji zrak kao izvor topline
Najveći i najpristupačniji ogrjevni spremnik topline za dizalice topline
predstavlja okolišnji zrak.
Loša strana zraka kao izvora topline su varijacije njegove
temperature, što znatno utječe na toplinski množitelj dizalice topline.
Smanjivanjem temperature okoline smanjuje se toplinski množitelj i
ogrjevni učinak dizalice topline. U većini slučajeva obavezna primjena dodatnog izvora grijanja (ekonomičan rad do ok = -5 °C).
Naslage leda najveće pri temperaturi zraka oko 0 °C (odleđivanje isparivača svakih 1.5 do 2 sata). Za
temperaturu okoline -10 °C odleđivanje isparivača svakih 5 sati.
Podzemne vode kao izvor topline
Temperatura podzemne vode iznosi u većini slučajeva od 8 do
13 °C i ovisi o lokaciji i dubini iz koje se voda crpi.
Razmak između ovih bunara treba biti što je moguće veći, a po
mogućnosti ne manji od 10 m. Ponorni bunar postavlja se
nizvodno od crpnog bunara.
Temperatura podzemne vode se tijekom cijele godine neznatno ili uopće ne mijenja te je
podzemna voda najpovoljnija kao izvor topline za pogon dizalice topline.
Potopljena crpka ugrađuje se obično do dubine
20-25 m kako bi se smanjili pogonski troškovi
pumpe. Ispod pumpe, ostavlja se slobodna visina
bunara koja omogućuje nakupljanje pijeska i
nečistoća.
Protok pumpe za vodu proračunava se na
temperaturnu razliku vode na isparivaču od 4 °C
(5 °C).
Za dizalice topline koje koriste vodu kao toplinski izvor, norma HRN EN 14511 određuje radnu točku
W10/W35, pri čemu je temperaturni režim vode na isparivaču: 10/5 °C, a na kondenzatoru 30/35 °C. Manja
temperaturna razlika između toplinskih spremnika za posljedicu ima porast vrijednosti toplinskog množitelja
koji iznosi za komercijalne dizalice topline približno 5,5. Za radnu točku W10/W55 toplinski množitelj iznosi
približno 3,5.
DIZALICA TOPLINE VODA-VODA
Norma EN 14511 W10/W35* W10/W55**
Učinak grijanja, kW 11,6 10,9 10,2 9,6
El. snaga, kW 2,1 1,9 3,0 2,7
Faktor grijanja 5,5 5,7 3,5 3,6
*Temperaturni reţim vode na isparivaču: 10/5 °C; Temperaturni reţim vode na kondenzatoru 30/35 °C
**Temperaturni reţim vode na isparivaču: 10/5 °C; Temperaturni reţim vode na kondenzatoru 50/55 °C
Učinkovitost dizalice topline VODA-VODA
Tlo kao izvor topline – horizontalna izvedba izmjenjivača
Zemlja je kao izvor topline povoljna jer već u
malim dubinama ima prilično konstantnu
temperaturu (7÷13 °C na dubini 2 m).
Izmjenjivač topline se u tlo može položiti
u obliku snopa vodoravnih cijevi na dubini
od 1,2 do 1,5 m, s međusobnim razmakom
cijevi od 0,5 do 1 m, ovisno o sastavu i
vrsti tla.
Promjer PE cijevi iznosi 25 ili 32 mm.
Dužina jedne izmjenjivačke sekcije iznosi
do 100 m
Učinak: 15 do 35 W/m2
Regeneracija toplinskog izvora događa se zahvaljujući Sunčevom zračenju, kiši ili rosi.
DIZALICA TOPLINE TLO-VODA
Norma EN 14511 B0/W35* B0/W55**
Učinak grijanja, kW 10,4 10,8 9,5 9,8
El. snaga, kW 2,4 2,4 3,3 3,3
Faktor grijanja 4,4 4,5 2,9 3,0
Norma HRN EN 14511 za radnu točku B0/W35 definira učinkovitost dizalice topline tlo-voda za
temperaturni režim glikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C i temperaturni režim vode na kondenzatoru
30/35 °C. Komercijalne dizalice topline za navedene uvjete imaju faktor grijanja oko 4,5. Faktor grijanja
za radnu točku B0/W55 i temperaturni režim vode na kondenzatoru 50/55 °C je značajno manji i iznosi
oko 3,0.
*Temperaturni reţim glikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C; Temperaturni reţim vode na kondenzatoru 30/35 °C
**Temperaturni reţim glikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C; Temperaturni reţim vode na kondenzatoru 50/55 °C
UČINKOVITOST DIZALICE TOPLINE
Razdjeljivač i sakupljač kolektorskog polja Polaganje horizontalnog izmjenjivača –